Question

【題目】按要求回答問題：

(1)以Zn和Cu為電極，稀H2SO4為電解質溶液形成的原電池中：

①H+向______極移動(填“正”或“負”)。

②電子流動方向由_____極流向______極(填：“正”、“負”)。

③若有1mol e－流過導線，則理論上負極質量減少______g。

④若將稀硫酸換成硫酸銅溶液，電極質量增加的是_____(填“鋅極”或“銅極”)，原因是_______(用電極方程式表示)。

(2)氫氧燃料電池是一種高效無污染的清潔電池它分堿性(用KOH做電解質)和酸性(用硫酸做電解質)燃料電池。如果是堿性燃料電池，則正極反應方程式是_____。

(3)一定溫度下，在容積為2L的密閉容器中進行反應：aN(g)bM(g)＋cP(g)，M、N、P的物質的量隨時間變化的曲線如圖所示：

①反應化學方程式中各物質的系數比為a∶b∶c＝____。

②1 min到3 min這段時刻，以M的濃度變化表示的平均反應速率為：______。

③下列敘述中能說明上述反應達到平衡狀態的是_____。

A．反應中當M與N的物質的量相等時

B．P的質量不隨時間變化而變化

C．混合氣體的總物質的量不隨時間變化而變化

D．單位時間內每消耗a mol N，同時消耗b mol M

E．混合氣體的壓強不隨時間的變化而變化

F．M的物質的量濃度保持不變

Answer 1

【答案】正 負 正 32.5 銅極 Cu2++2e－＝Cu O2+4e-+2H2O=4OH- 2:1:1 0.25mol·(L·min)－１ BDF

【解析】

(1)Zn、Cu、稀硫酸構成原電池，鋅易失電子作負極、Cu作正極，結合原電池原理分析解答；

(2)堿性條件下，正極上氧氣得到電子生成氫氧根離子；

(3)①化學方程式的系數之比等于各物質的物質的量的變化量之比，據此結合圖像書寫反應的方程式；②根據v=計算；③當反應達到平衡狀態時，正、逆反應速率相等(同種物質)，各物質的濃度、含量不再改變，據此分析判斷。

(1)①原電池中，電解質溶液中陽離子向正極移動，故答案為：正；

②原電池中，電子從負極沿導線流向正極，故答案為：負；正；

③負極反應式為Zn-2e-=Zn2+，若有1mole-流過導線，則理論上負極溶解0.5mol鋅，質量減少32.5g，故答案為：32.5；

④若將稀硫酸換成硫酸銅溶液，則發生金屬鋅置換金屬銅的反應，金屬鋅是負極，電極質量減小，金屬銅在陰極上析出Cu2++2e-=Cu，電極質量增加的是銅極，故答案為：銅極；Cu2++2e-=Cu；

(2)氫氧燃料電池是一種高效無污染的清潔電池它分堿性(用KOH做電解質)和酸性(用硫酸做電解質)燃料電池。酸性條件下，正極反應式為O2+4e-+4H+=2H2O，堿性條件下，正極反應式為O2+4e-+2H2O=4OH-，故答案為：O2+4e-+2H2O=4OH-；

(3)①根據圖像可知平衡時參加反應的N的物質的量為8mol-2mol=6mol，生成的M的物質的量是5mol-2mol=3mol，生成的P的物質的量是4mol-1mol=3mol，所以此反應的化學方程式中a∶b∶c=2∶1∶1，故答案為：2∶1∶1；

②由圖可知，1到3時刻M的物質的量變化為4mol-3mol=1mol，故v(M)==0.25mol(Lmin)-1，故答案為：0.25mol(Lmin)-1；

③A．平衡時反應混合物各組分的物質的量不變，但各組分的物質的量不一定相等，故A錯誤；B．P的質量不隨時間變化而變化，說明正逆反應速率相等，達到了平衡狀態，故B正確；C．混合氣體的總物質的量始終不變，因此混合氣體總物質的量不變，不能說明到達平衡，故C錯誤；D．單位時間內消耗amolN，同時消耗bmolM，表示正逆反應速率相等，說明到達平衡狀態，故D正確；E．反應前后系數相等，混合氣體的壓強始終不變，不能說明到達平衡狀態，故E錯誤；F．M的物質的量濃度保持不變，說明達到了平衡狀態，故F正確，故答案為：BDF。